CN101382483B

CN101382483B - 一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法

Info

Publication number: CN101382483B
Application number: CN2008101390112A
Authority: CN
Inventors: 叶金堆
Original assignee: Acer Is (fujian) Chemical Co Ltd
Current assignee: Ekem (Fujian) Chemical Product Co.,Ltd.
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2010-12-29
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: CN101382483A

Abstract

本发明所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是添加剂浓度与镀层厚度有对应关系，添加剂浓度越高镀层厚度越薄；其测试步骤为：绘制添加剂浓度与镀层厚度的关系曲线；取待测液进行实验电镀，测出镀层厚度；将测出的镀层厚度对应关系曲线查出待测液中添加剂的浓度。本发明可以快速、准确获取镀液中添加剂的浓度，有利于镀液的维护及解决电镀故障，提高生产效益，确保电镀品质。该方法适用于任何碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试。

Description

一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法

技术领域

本发明涉及一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，尤其涉及一种利用添加剂浓度与镀层厚度的对应关系，来测定添加剂浓度的定量测试方法。

背景技术

电镀工业作为我国重要的加工行业，正日益朝着绿色无污染的方向方展，以无氰化电镀替代剧毒的氰化物电镀成为必然趋势。镀锌的市场占有率最大，高达60％以上，因此镀锌无氰化的改革，影响最广，能够解决大部份污染问题。碱性无氰镀锌不含氰化物，锌金属浓度低，二废治理简便、容易，节省能源。随着各国对无氰化的研究和开发的深入，无氰电镀技术取得了一定进展。通过工业化生产验证，碱性无氰镀锌工艺不但可以完全替代氰化镀锌，而且综合性能超过氰化镀锌，节省锌锭，成本低于氰化镀锌，成为21世纪增长速度最快的镀种，并逐渐成为碱性镀锌的主流。

目前市场上相继推出各种碱性无氰镀锌添加剂，在电镀过程中对镀液中添加剂的浓度的判断，目前现有的方法是1.根据多年的电镀经验对添加剂浓度进行判断；2.通过镀液成份的分析、深镀能力、分散能力、镀层结合力等定性判断。由于两者都是定性判断，往往用时长，效率低，很难准确判断镀液中添加剂的浓度，不利于镀液的维护与快速、准确解决镀液故障。

发明内容

木发明旨在提供一种简便快捷的碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，摒弃现有定性判断方法的不足。

本发明所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是添加剂浓度与镀层厚度有对应关系，添加剂浓度越高镀层厚度越薄；其测试步骤如下：

1)绘制添加剂浓度与镀层厚度的关系曲线；

2)取待测液进行实验电镀，测出镀层厚度；

3)将步骤2测出的厚度对应步骤1的关系曲线查出待测液中添加剂的浓度。

本发明的操作条件为：

1)测试步骤1中，镀液中氢氧化钠浓度为80-150克/升，氧化锌的浓度为8-15克/升，氢氧化钠与氧化锌的质量浓度比为5∶1-20∶1范围内的任意一个比值；

2)测试步骤1中，测试的镀液温度为15-50℃；若用赫尔槽电镀则电流为0.5-4A，若用烧杯电镀则电流密度为0.5-6A/dm²；电镀时间均为5-60分钟；

3)测试步骤2中，测试待测液时所用阴极试片规格、赫尔槽规格、烧杯规格、整流器、测厚仪，以及测试点的定位，与步骤1所用的一致；

4)测试步骤1、测试步骤2所用的阴极试片背部均绝缘。

本发明所述的添加剂其范围包括所有的碱性无氰镀锌镀液添加剂；实验电镀为用烧杯实验电镀或赫尔槽实验电镀；测出镀层厚度的方法为无损测厚法，如X-RAY测厚法、磁性测厚法、涡流测厚法；或破坏测厚法，如电解测厚法。

本发明操作条件1中镀液中氢氧化钠浓度较佳范围为90-130克/升，氧化锌浓度较佳范围为9-13克/升，氢氧化钠与氧化锌的质量浓度较佳比为9∶1-13∶1范围内的任意一个比值；

本发明操作条件2中镀液温度较佳范围为20-35℃，若用赫尔槽电镀则电流较佳范围0.5-2A，若用烧杯电镀则电流密度为较佳范围1-4A/dm²，电镀时间较佳范围为10-45分钟。

本发明的有益效果是，它是一种定量方法，可直接测出添加剂在镀液中的浓度，准确获取镀液信息，确保电镀效果。无需通过深镀能力、分散能力、镀层结合力等测试判断镀液，提高生产效益。此法适用于任何碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试。

附图说明

图1为实施例与对比例中的赫尔试片镀层厚度测试点a或b，a点在试片左端1.5cm处，b点在5cm处。

图2为实施例1中关系曲线1。

在氢氧化钠浓度为110g/L，氧化锌的浓度为11g/L，测试的镀液温度为30℃，赫尔槽电镀电流为1A，电镀时间为15min，镀层厚度测试点为a点(1.5cm处)测定。

图3为实施例2中关系曲线2。

将在实施例1步骤1)中的氢氧化钠的量改为100g，氧化锌的量改为10g，即氢氧化钠浓度为100g/L，氧化锌的浓度为10g/L，其余条件同实施例1测定。

图4为实施例3中关系曲线3。

将在实施例1步骤3)中的电流时间改为20min，其余条件同实施例1测定。

图5为实施例4中关系曲线4。

将在实施例1步骤3)中的镀层厚度测试点的位置改为图1中所示的b点，其余条件同实施例1测定。

图6为对比例3中关系曲线5。

将在实施例1中添加剂Ekem-221改成DPE型添加剂且加入浓度改成分别为1mL/L，2mL/L，4mL/L，6mL/L，8mL/L，10mL/L，其余条件同实施例1测定。

具体实施方式

实施例1

1)碱性无氰镀锌基础液配制(按配制1L的量进行描述)

①在烧杯中加入250mL水，加入110g氢氧化钠，搅拌至完全溶解；

②把11g氧化锌用少量水调成糊状，在强烈搅拌下缓慢加入到上述氢氧化钠溶液中，搅拌至完全溶解；

③在强烈搅拌下，加入2.5g锌粉，按少量多次撒入镀液中，搅拌30min；

④在强烈搅拌下，加入2.5g活性碳，按少量多次撒下，搅拌30min；

⑤加水至1L，搅拌均匀；

⑥静置2～4小时，过滤干净。

2)碱性无氰镀锌镀液配制

各取步骤1)中的碱性无氰镀锌基础液250mL，分别加入碱性无氰镀锌添加剂Ekem-221〔宏正(福建)化学品有限公司商品名〕1mL，2mL，3mL，4mL，5mL(即镀液中添加剂浓度分别为4mL/L，8mL/L，12mL/L，16mL/L，20mL/L)。

3)添加剂浓度与镀层厚度的关系曲线

①依次取步骤2)中碱性无氰镀锌镀液250mL，温度控制在30℃，放入267mL 赫尔槽中；

②在赫尔槽中放入阳极，阴极试片。这里测试时阳极为锌锭，阴极试片为背部绝缘的铁片；

③接通电源进行电镀，电流为1A，电镀时间为15min；

④镀完后取出试片、洗净、吹干；

⑤用EDX能量色散光谱仪测试镀层离左端1.5cm处厚度，测试点见图1上的a点；

⑥依次测出步骤2)中各镀液的镀层厚度，测试值见表1，并根据表1绘制添加剂浓度与镀层厚度的关系曲线1，见图2。

表1实施例1中添加剂浓度与测试厚度

添加剂浓度/(mL/L)	4	8	12	16	20
						测试厚度/um	7.58	6.5	5.45	4.66	4.08

4)将一已知碱性无氰镀锌镀液中添加剂Ekem-221的浓度作为待测液，进行测试。

取待测液250mL，其添加剂浓度为9mL/L，其基础液为实施例1中步骤1)所配制的基础液。测试该待测液根据步骤3)进行的镀层厚度，结果测出的镀层厚度为6.15um，从关系曲线1查出相对应的添加剂浓度为9.1mL/L，与实际浓度9.0mL/L的相对误差为1.1％。

实施例2

在实施例1中，将在实施例1步骤1)中的氢氧化钠的量改为100g，氧化锌的量改为10g，其余条件同实施例1，即成本例。添加剂浓度与厚度的对应值见表2，根据表2绘制曲线2，见图3。待测液的已知添加剂浓度为9.0mL/L，测出的镀层厚度为6.3um，从关系曲线2查出相对应的添加剂浓度为9.3mL/L，与实际浓度9.0mL/L的相对误差为3.3％。

表2实施例2中添加剂浓度与测试厚度

添加剂浓度 /(mL/L)	4	8	12	16	20
						测试厚度/um	7.97	6.64	5.6	4.93	4.59

实施例3

在实施例1中，将步骤3)中的电流时间改为20min，其余条件同实施例1，即为本例。添加剂浓度与厚度的对应值见表3，根据表3绘制曲线3，见图4.待测液已知浓度为9.0mL/L，测出的镀层厚度为8.2um，从关系曲线3查出相对应的添加剂浓度为9.3mL/L，与实际浓度9.0mL/L的相对误差为3.3％。

表3实施例3中添加剂浓度与测试厚度

添加剂浓度/(mL/L)

4

8

12

16

20

测试厚度 /um

10.2

8.71

7.27

6.26

5.62

实施例4

在实施例1中，将步骤3)中的镀层厚度测试点的位置改为图1中所示的b点，其余条件同实施例1，即为本例。添加剂浓度与厚度的对应值见表4，根据表4绘制曲线4，见图5。待测液已知浓度为9.0mL/L，测出的镀层厚度为4.4um，从关系曲线4查出相对应的添加剂浓度为9.2mL/L，与实际浓度9.0mL/L的相对误差为2.2％。

表4实施例4中添加剂浓度与测试厚度

添加剂浓度/(mL/L)	4	8	12	16	20
						测试厚度/um	5.44	4.57	4.1	3.71	3.61

实施例5

在实施例1中，将步骤4)中的待测碱性无氰镀锌镀液中加入2mL/LEkem-221添加剂，即待测液的添加剂的浓度为11.0mL/L，其余条件同实施例1，即成本例。待测液测出的镀层厚度为5.6um，从关系曲线1查出相对应的添加剂浓度为11.4mL/L，与实际浓度11.0mL/L的相对误差为3.6％。

实施例6

在实施例1中，将步骤4)中的待测碱性无氰镀锌镀液中加入5mL/L添加剂Ekem-221，即待测液的添加剂的浓度为14.0mL/L，其余条件同实施例1，即成本例。待测液测出的镀层厚度为5.1um，从关系曲线1查出相对应的添加剂浓度为13.7mL/L，与实际浓度14.0mL/L的相对误差为2.1％。

实施例7

在实施例1中，将添加剂Ekem-221改成DPE型添加剂，且加入的浓度改成分别为1mL/L，2mL/L，4mL/L，6mL/L，8mL/L，10mL/L，其余条件同实施例1，即成本例。添加剂浓度与厚度的对应值见表5，根据表5绘制曲线5，见图6。已知待测液的添加剂浓度为9.0mL/L，测出的镀层厚度为7.5um，从关系曲线5查出相对应的添加剂浓度为8.9mL/L，与实际浓度9.0mL/L的相对误差为1.1％。

将实施例中待测液的测试结果及相对误差汇总至表6。

表5对比例3中添加剂浓度与测试厚度

添加剂浓度 /(mL/L)	1	2	4	6	8	10
							测试厚度/um	10.4	9.76	9.01	8.02	7.7	7.37

表6待测碱性无氰镀锌镀液测试结果及相对误差

实施例4	4.4	9.2	9.0	2.2
					实施例5	5.6	11.4	11.0	3.6
实施例6	5.1	13.7	14.0	2.1
					实施例7	7.5	8.9	9.0	1.1

实施例1、5、6结果说明，碱性无氰镀锌添加浓度与镀层厚度确实有对应关系，而且浓度越高，厚度越薄。由上述所有实施例的测试结果说明，用本发明的测试方法对碱性无氰镀锌添加剂浓度进行测试，其测试结果的与实际结果很接近，相对误差都低于4％，满足电镀行业的要求，可见该方法可以用于任何碱性无氰镀锌镀液中添加剂的浓度的定量测试。

附：Ekem-221添加剂：宏正(福建)化学品有限公司生产的碱性无氰镀锌镀液添加剂。

DPE型添加剂：传统的碱性无氰镀锌镀液添加剂。

Claims

1.一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是添加剂浓度与镀层厚度有对应关系，添加剂浓度越高镀层厚度越薄；其测试步骤如下：

1)绘制添加剂浓度与镀层厚度的关系曲线；

2)取待测液进行实验电镀，测出镀层厚度；

3)将测试步骤2测出的厚度对应步骤1的关系曲线查出待测液中添加剂的浓度。

2.根据权利要求1所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是操作条件为：

4)测试步骤1、测试步骤2所用的阴极试片背部均绝缘。

3.根据权利要求1所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是：所述的添加剂其范围包括所有的碱性无氰镀锌镀液添加剂；实验电镀为用烧杯实验电镀或赫尔槽实验电镀；测出镀层厚度的方法为无损测厚法，或破坏测厚法。

4.根据权利要求2所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是：

1)操作条件1中镀液中氢氧化钠浓度较佳范围为90-130克/升，氧化锌浓度较佳范围为9-13克/升，氢氧化钠与氧化锌的质量浓度较佳比为9∶1-13∶1范围内的任意一个比值；

2)操作条件2中镀液温度较佳范围为20-35℃，若用赫尔槽电镀则电流较佳范围0.5-2A，若用烧杯电镀则电流密度为较佳范围1-4A/dm²，电镀时间较佳范围为10-45分钟。

5.根据权利要求3所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是：所述无损测厚法为X-RAY测厚法或磁性测厚法或涡流测厚法。

6.根据权利要求3所述的一种碱性无氰镀锌镀液中添加剂浓度的定量测试方法，其特征是：所述破坏测厚法为电解测厚法。